Uma abordagem local para o controle supervisório modular de sistemas a eventos discretos temporizados

Abstract

Nesta dissertação, propomos uma abordagem para a síntese local de supervisores modulares no contexto de sistemas a eventos discretos temporizados. O objetivo é reduzir o custo computacional na aplicação da teoria de controle supervisório a essa classe de sistemas, haja vista a dificuldade imposta pela explosão no número de estados dos modelos em sistemas de grande porte. Em grande parte dos problemas complexos envolvendo sistemas temporizados, a planta a ser controlada é composta de subsistemas que operam de maneira assíncrona a menos do compartilhamento de um relógio global. Ademais, o comportamento desejado é normalmente colocado na forma de especificações de controle elementares, cada uma das quais visa sincronizar e restringir o comportamento de apenas alguns dos subsistemas da planta. A ideia da metodologia de controle aqui apresentada é explorar tanto a modularidade das especificações quanto a do próprio sistema. Nossos supervisores são calculados com base em modelos locais, construídos pela agregação dos subsistemas que são afetados por cada especificação. Isso leva a módulos de controle nos quais a ação dos supervisores é relativamente simples, baseada apenas em informações locais, o que facilita sua compreensão, implementação e modificação. Apresentamos condições necessárias e suficientes sob as quais a ação conjunta dos supervisores locais leva o sistema a um comportamento global não bloqueante e que cumpre as especificações de forma ótima (minimamente restritiva). Mostramos, ainda, que a abordagem proposta reduz o custo computacional quando comparada a outras existentes. Por fim, um exemplo de interesse prático e com rígidas restrições temporais é resolvido, ilustrando a aplicabilidade da metodologia proposta.<br>

Abstract : In this thesis, an approach is proposed for the local synthesis of modular supervisors in the context of timed discrete-event systems. The objective is to reduce computational costs for the application of timed supervisory control, in face of the hindrances imposed by state explosion in the models of large scale systems. In a wide variety of complex problems involving timing issues, the plant to be controlled is composed of subsystems that work asynchronously except for the sharing of a global clock. Moreover, the desired behavior for the plant is usually represented by a number of elementary control specifications, each of which attempts to restrict and synchronize the behavior of only some of the system's components. The idea of our control methodology is to explore the modularity of both the specifications and the system itself. Our supervisors are designed over local models, which are obtained by aggregating the subsystems affected by each specification. This results in control modules with relatively simple supervisory actions, based only on local information, which makes the supervisors easier to comprehend, implement, and modify. We present necessary and suficient conditions under which the concurrent action of the local supervisors leads the system to a nonblocking global behavior that complies with the specifications in an optimal (minimally restrictive) way. We also show that the proposed strategy reduces computational efforts in comparison with existing ones. Finally, a practical problem with critical time restrictions is solved to exemplify an application of the proposed control methodology.